[发明专利]用钻孔地下水溶解性总固体剖面圈定污染羽的系统和方法

说明书

本发明公开了一种用钻孔地下水溶解性总固体剖面圈定污染羽的系统和方法。包含穿透地下水污染羽的全滤管钻孔井管与电导率仪，全滤管钻孔井管插装入透水性均匀层，全滤管钻孔井管底端套合连接井管底盖，全滤管钻孔井管周围埋设填充料，电导率仪中电导率仪主机置于地面，电导率仪传感器置于全滤管钻孔井管内，电导率仪传感器和电导率仪主机之间通过电缆电连接。本发明通过单个或者横向多个全滤管钻孔的监测，估测地下水污染羽在钻孔处的竖向分布和三维分布，用于监测钻孔管井地下水水位与地下水水温；另外，还可用于监测全滤管钻孔管井地下水水位与地下水水温。

技术领域

本发明涉及一种离子型地下水污染检测方法，尤其是涉及一种用于透水的层状多孔介质与层状裂隙岩体场地中离子型地下水污染羽范围的钻孔地下水溶解性总固体剖面检测圈定方法。

背景技术

地下水污染调查是全球各国场地环境调查的主要内容之一，无机及有机盐化工企业地下偷排泄漏、矿山不合理开采污染地下水、无防渗衬垫固体废弃物填埋场等，都会造成明显的场地地下水污染问题，这些问题在我国也大量存在。以固体废弃物填埋场为例，我国目前有上万座无防渗衬垫填埋场，并且这些场地的分布多集中于大中型城镇地区，如仅北京市就超过1000处填埋场，形成“垃圾围城”，这些场地导致的地下水污染现状亟待调查。场地地下水污染羽分布的有效调查是对场地地下水污染整治与场地修复的关键前提。

根据我国现行地下水环境质量监测相关行业规范、美国等西方国家的地下水污染场地调查技术手册以及国内外相关行业技术发展现状，目前地下水污染羽的调查主要是基于多钻孔分层设置滤管开展水质监测，这种方法虽然原理简明，但需要施工条件良好的场地、较长的施工周期、高工程总体经济成本，且对钻孔成井施工质量要求也较高。一孔多层监测技术我国目前主要依赖于高价进口国际技术。这也是许多污染场地虽已知污染，但由于场地协调、调查整治成本等原因而久拖不治。另外，也有常识使用化学示踪技术开展污染场地调查的，但是该法更多的是用于调查污染物在特定岩土层中的水平向运移规律，所使用的示踪化学试剂也可能诱发二次地下水污染问题。另外，也有一些学者正在探索通过电法勘测技术间接估测地下水污染分布，但实际这些方法的具体使用方法与具体适用场地类型、污染物类型都还有待核实探索。当前国内外已研发有较多种类的地下水监测设备，但对这些研究多集中于水质指标(如pH，无机盐、有机质等)传感器的研发，鲜见考虑场地水文地质条件，将场地成井技术与水质监测传感器联合成套的地下水污染羽溯源技术研究。

多数天然场地中岩土层的透水性能随着矿物组分、岩矿结构与构造的差异而呈现出竖向层状分布，这导致场地地下水污染羽一般倾向于在透水性良好的岩土层内远距离分布与运移。对于这种情况，在场地污染调查过程中，有必要确认场地透水层的界限，并核实地下水污染羽在其中运移分布。根据菲克第一定律(公式(1))与菲克第二定律(公式(2))，可理论证明获得，对于滤管全段位于地下水污染层位的钻孔，在没有其他水体补给的情况下，钻孔中的所有水体仅通过污染物分子扩散机制即可达到最终均匀污染状态；对于足够长的全滤管钻孔，只要地下水污染层位之外的层位存在未污染地下水水源补给，地下水污染层位对全滤管钻孔井管内水体污染的分子扩散影响将永远只局限于有限区段。

式中：F_D为扩散质量通量，D为分子扩散系数，C为溶质浓度，l为运移距离，t为时间。

地下水溶解性总固体浓度(“溶解性总固体浓度”缩写为“TDS”)是地下水质量监测的常规指标，已经有较多研究表明其与地下水电导率(“电导率”缩写为“EC”)存在量化正相关乃至线性相关关系。故可通过水质EC数值换算获得水体TDS数值，这较TDS标准试验方法，可大幅度提升水质检测工作效率，并消除由于采样与样品处理而产生的试验误差。TDS与EC的密切相关性表明TDS主体为离子型溶质组分，故对于以非离子型污染物为主的地下水污染场地，不宜以地下水TDS或EC来表征场地地下水污染分布特征。

发明内容